赛车发动机那么彪悍 为什么不能引入民用?
来源:唐山车网 编辑:唐山车网 2017-9-26 15:57:42

不到2.0L排量、轻松上千马力、动辄破万转速,相比场地赛车用发动机,即使是百万级别的民用跑车,其性能也完全没法跟前者相提并论,而同排量的家用车就更加寒碜,同是2.0L以下的排量,功率普遍不超过200马力。为什么那些排量小、功率大的发动机不能直接引入民用?


这个问题我们首先要从赛车发动机与民用发动机的结构与功能说起。

赛车与民用发动机都属于往复式四冲程发动机,其基本原理相同,都是将活塞的往复式运动,通过曲轴转变成旋转运动。不同之处在于,赛车用发动机因为追求的是高转速的马力输出,要求发动机能够快速拉高转速,并输出大马力;而民用发动机则要求发动机在较低转速下就能获得大扭矩,且要考虑低转稳定星河燃油经济性。

赛车发动机那么彪悍 为什么不能引入民用?

这种诉求使得赛车发动机的气缸都短而细(行程短、缸径大),其好处是活塞可以快速跑完一个行程,发动机转速拉升更快,且能够达到更高的极限转速。缺点是,因为转速拉升快,极限转速高,所以其油气混合体往往还没来得及充分燃烧就被排出,进入下一个循环,所以燃油利用率并不高。除此之外,赛车用发动机需要有更强大的散热和冷却系统。

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相反,民用发动机的气缸都长而粗(行程长、缸径小),其好处是活塞可以相对慢的跑完一个行程,能够更充分利用油气混合体燃烧产生的热能将其转化为机械能,燃油利用率更高,且因为行程长所以低转速气缸的稳定性也更好。缺点嘛,汽油燃烧速度是固定的,活塞行程长,到了做工冲程的后段,扭矩输出已经疲软,所以发动机的综合功率相对低。

材料与工艺

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赛车发动机的零部件要在更高转速、温度以及压缩比下运转,其对材料工艺的要求自然远高于民用发动机,特别是气缸、活塞、连杆、正时、喷射、冷却这类与转速、温度、压强直接相关部件,更需要高强度、耐高温、耐磨损。举个例子,假如活塞连杆强度不够,那么必然会影响活塞运行轨迹,轻则正时紊乱,动力衔接不畅,重则直接爆缸;或者活塞环不够耐磨,那么必然会导致气缸气密问题,烧机油还是小事,动力滑坡那对分秒必争的场地赛来说才是大事。

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为满足强度需求,赛车发动机需要换用新材料,高强度锻造铝、钛合金、镁合金、碳纤维...什么贵,什么好用什么,不计成本。即使如此,赛车发动机相比民用发动机依旧是一种消耗品,反正一场比赛下来就那么几台发动机,跑完就报废,也完全用得起。

噪音与震动

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场地赛我们都看过,那种分贝的发动机嘶吼声对现场工作人员来说完全司空见惯,想象一下,如果路上跑的轿车、SUV都这架势,那住在城里的我们还怎么生活。对场地赛来说,设计工程师是绝对不会为了尾气降噪而去牺牲发动机功率的,民用发动机则必须考虑该因素,不仅排气需要降噪,发动机本身也需要大量的外围组件去抑制噪音和震动,例如使用更大尺寸的飞轮。而对赛车发动机来说,大质量、大尺寸飞轮无疑会限制转速的机动性,导致提速变慢。

燃油经济性

对赛车发动机来说,在做工冲程中,活塞行程短,油气混合体在点燃后,活塞只会利用燃烧膨胀前半段的热能,看重的是峰值扭矩输出,而后半段的“蚊子腿”则通过排气歧管驱动涡轮增压器,随后排出。

赛车发动机那么彪悍 为什么不能引入民用?

这种做法确实得赛车发动机很容易飙高转速,但部分燃烧热能都排出去了,对重视燃烧效率的民用发动机来说完全一种可耻的浪费,所以其长行程就是为了更充分利用燃烧膨胀后半段的热能,从而提高燃油利用率

技术成本

赛车发动机那么彪悍 为什么不能引入民用?

赛车发动机转速太快,使用钢制气门弹簧的来回运动根本反应不过来(速度太快,弹簧会共振),怎么办?换气动气门回位,靠高速气流将气门“冲”到对应位置,材料当然是钛合金,这算是新技术对发动机进化的加持,类似这种新技术的开发应用在赛车发动机上不胜枚举,当然也要更高的技术成本,且短期内不会在民用车里普及。

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活塞环摩擦同样非常剧烈,如果是民用车用的活塞环,几圈下来气密性就成了大问题,怎么办?高强度材料+精密加工,生产不了几个零部件,误差最小化,满满磨出来。

 ●总结:

都说场地赛是发动机技术的试金石,这话对,也不对。说对,是因为场地赛规则的不断调整,限制了老技术对发动机性能的加持,逼着参赛团队绞尽脑汁开发新的思路,从全新的角度提升发动机的性能,这对发动机技术的进步大有裨益,看看现在的民用发动机,很多技术都是从赛车引过来的,例如涡轮增压、油电混动。

说不对,是因为场地赛用发动机,其开发的初衷就是为了让车子跑的更快,各项技术都是为了发动机的高转速、高性能服务,而民用发动机则要考虑油耗、耐用、环保、经济、噪音、震动等等一大堆因素,这些都是场地赛完全不必考虑的问题。

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